(57)【要約】【課題】熱効率を大きく向上し、燃料を節約し、温風器またはボイラーの容量を増加し、および有害ガスの発生量を減少できる温風器およびボイラーの燃焼装置を提供する。【解決手段】第１バーナー１１、第２バーナー１２および送風ファン１３を備えた燃焼筒１０と、前記燃焼筒１０に内蔵され、気化燃料と解離水との混合体を第２バーナー１２に供給する熱交換器２０と、前記第１バーナー１１および熱交換器２０に第１および第２燃料供給ライン３１，３２を介して燃料を供給する燃料筒３０と、前記熱交換器２０に水供給ライン４１を介して水を供給する水筒４０と、前記第１および第２燃料供給ライン３１，３２と水供給ライン４１にそれぞれ設置されたフィルタ５０，５１，５２およびポンプ６０，６１，６２と、前記第１および第２バーナー１１，１２と送風ファン１３およびポンプ６０，６１，６２を制御するコントロールボックス７０と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１バーナー（１１）、第２バーナー（１２）および送風ファン（１３）を備えた燃焼筒（１０）と、
前記燃焼筒（１０）に内蔵され、気化燃料と解離水との混合体を第２バーナー（１２）に供給する熱交換器（２０）と、
前記第１バーナー（１１）および熱交換器（２０）に第１および第２燃料供給ライン（３１，３２）を介して燃料を供給する燃料筒（３０）と、
前記熱交換器（２０）に水供給ライン（４１）を介して水を供給する水筒（４０）と、
前記第１および第２燃料供給ライン（３１，３２）と水供給ライン（４１）にそれぞれ設置されたフィルタ（５０，５１，５２）およびポンプ（６０，６１，６２）と、
前記第１および第２バーナー（１１，１２）と送風ファン（１３）およびポンプ（６０，６１，６２）を制御するコントロールボックス（７０）と、
を備えた温風器およびボイラーの燃焼装置。
【請求項２】
前記燃焼筒（１０）の内壁に断熱材（１０ａ）が備えられてなることを特徴とする請求項１記載の温風器およびボイラーの燃焼装置。
【請求項３】
前記熱交換器（２０）が、入口（２１）、出口（２２）および中間入口（２３）を形成した２重螺旋型１次および２次コイル管（２０ａ，２０ｂ）を備え、前記入口（２１）が水供給ライン（４１）と連結され、前記出口（２２）が第２バーナー（１２）と連結され、前記中間入口（２３）が第２燃料供給ライン（３２）と連結されてなることを特徴とする請求項１記載の温風器およびボイラーの燃焼装置。
【請求項４】
前記熱交換器（２０）が鋳物管であることを特徴とする請求項３記載の温風器およびボイラーの燃焼装置。
【請求項５】
前記燃料筒（３０）および水筒（４０）にレベルゲージ（３３，４２）がそれぞれ備えられてなること特徴とする請求項１記載の温風器およびボイラーの燃焼装置。
【請求項６】
前記水供給ライン（４１）に、水筒（４０）に過剰な水を帰還させるリターンライン（４１ａ）と水量を調節するバルブ（４１ｂ）とが備えられてなることを特徴とする請求項１記載の温風器およびボイラーの燃焼装置。
【請求項７】
前記熱交換器（２０）に供給される燃料と水との供給比率が１００％：４０〜８０％であることを特徴とする請求項１記載の温風器およびボイラーの燃焼装置。
【請求項８】
前記熱交換器（２０）に供給される水にアルカリ水が添加され、水５０リットルに７〜１５ｃｃの添加比率でアルカリ水が添加されることを特徴とする請求項１記載の温風器およびボイラーの燃焼装置。
【請求項９】
前記コントロールボックス（７０）内部に設置された制御部（７１）が、燃焼筒（１０）の外部表面に装着された温度感知センサ（７２）からの温度信号を受信し、メモリ（７３）に保存された設定温度データ値により、前記燃焼筒（１０）内部の温度が適正温度に保持されるようにポンプ（６１，６２）の動作を制御するように構成されてなることを特徴とする請求項１記載の温風器およびボイラーの燃焼装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、温風器およびボイラーの燃焼装置に関し、より詳細には熱効率を大きく向上させ、燃料を節約して高い効率を得ることができ、また有害ガスの発生量を減少可能な温風器およびボイラーの燃焼装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、温風器およびボイラーの燃焼装置は、燃料筒から供給される燃料をバーナーのノズルに噴射し、燃焼室内部で燃焼することで熱源を得る。このような従来の温風器およびボイラーの燃焼装置は、燃料のみを直接バーナーのノズルで供給して燃焼するため、発熱量はその構造により制限され、高額な費用がかかるという問題があった。
【０００３】
すなわち、従来の温風器およびボイラーの燃焼装置は燃料のみを使用して燃焼させるため、構造的理由により熱効率が低く、燃料が多く消耗されるという問題があり、また不完全燃焼により有害ガスの発生量を増加させるという問題があった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は従来の欠点を解消するためになされたものであり、水を高温の長管に通過させることによって得た解離水と混合された化石燃料（軽油、ＬＰＧ、ＬＮＧなど）を燃焼して燃焼効率を改善することによって、熱効率を改善し、有害ガスの発生量を大きく減少可能にする温風器およびボイラーの燃焼装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記目的を達成するために、本発明の好ましい実施の形態は、第１バーナー、第２バーナー、送風ファンおよび気化燃料と解離水との混合体を第２バーナーに供給する熱交換器を備えた燃焼筒を備え、前記第１バーナーおよび熱交換機が第１および第２燃料供給ラインを通じて燃料筒から燃料を供給され、前記熱交換機が水供給ラインを通じて水筒から水を供給され、前記第１および第２燃料供給ラインおよび水供給ラインにフィルターおよびポンプをそれぞれ設置し、上記第１および第２バーナー、送風ファンおよびポンプがコントロールボックスにより自動制御される。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の温風器およびボイラーの燃焼装置によると、熱交換器により高温高圧で活性化された混合気体燃料を第２バーナーで噴射させることにより強力な火力を得て完全燃焼を誘導できるため、構造的に燃焼装置の熱効率を一層より大きく向上でき、またこれを通じて経済的に化石燃料を大きく節約しながら高い効率を得て、構造的に有害ガスの発生量を大きく減少できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の燃焼装置を示す概略図である。
【図２】本発明による熱交換器の斜視図である。
【図３】本発明による熱交換器の内部を示す一部切欠した斜視図である。
【図４】本発明によるコントロールボックスのブロック構成図である。
【図５】本発明の燃焼装置を温風器に適用した使用状態を示す説明図である。
【図６】本発明の燃焼装置をボイラーに適用した使用状態を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、添付された図面により本発明の技術的構成を詳しく説明する。
【０００９】
図１〜図６に示されるように、本発明の温風器およびボイラーの燃焼装置は、第１バーナー１１、第２バーナー１２および送風ファン１３を備えた燃焼筒１０と、前記燃焼筒１０の内部に内蔵され、気化燃料と解離水との混合体を第２バーナー１２に供給する熱交換器２０と、第１および第２燃料供給ライン３１，３２を経由して前記第１バーナー１１と熱交換器２０に連結され化石燃料を供給する燃料筒３０と、水供給ライン４１を経由して前記熱交換器２０に連結され水を供給する水筒４０と、前記第１および第２燃料供給ライン３１，３２と水供給ライン４１にそれぞれ設置されるフィルタ５０，５１，５２およびポンプ６０，６１，６２と、前記第１および第２バーナー１１，１２と送風ファン１３およびポンプ６０，６１，６２を自動制御するコントロールボックス７０とを含んで構成したものをその技術的構造上の基本的な特徴とする。
【００１０】
ここで、図１に示されるように、前記燃焼筒１０は、燃料を燃焼させるもので、このような燃焼筒１０の内部には化石燃料および混合気体燃料をそれぞれ燃焼させ、熱交換器２０を加熱する第１バーナー１１および第２バーナー１２がそれぞれ備えられ、第１バーナー１１と第２バーナー１２の後方には燃焼に必要な空気を供給する送風ファン１３が設置される。前記燃焼筒１０の内壁には燃焼時に発生する熱損失を最大限減らすため断熱材１０ａが備えられ、前記第１および第２バーナー１１，１２および送風ファン１３はコントロールボックス７０に電気的に接続され自動制御される。
【００１１】
本発明の燃焼装置によると、前記第１バーナー１１は燃料筒３０から供給される化石燃料を直接燃焼するように構成され、前記第２バーナー１２は熱交換器２０から供給される水と化石燃料を高温で気化させて生成した混合気体燃料を燃焼するように構成される。
【００１２】
図１に示されるように、燃焼筒１０に内蔵されている前記熱交換器２０は、水と化石燃料を高温で気化させて生成した高温高圧の混合気体燃料を第２バーナー１２に供給する。図２および図３に示されるように、このような熱交換器２０は入口２１、出口２２および中間入口２３を備えた２重螺旋型１次および２次コイル管２０ａ，２０ｂを備え、前記１次コイル管２０ａの入口２１には水供給ライン４１が連結され、前記２次コイル管２０ｂの出口２２には第２バーナー１２が連結され、前記２次コイル管２０ｂの中間入口２３には第２燃料供給ライン３２が連結される。ここで、本発明の実施例による前記熱交換器２０は、好ましくは鋳物管である。
【００１３】
本発明の燃焼装置によると、前記熱交換器２０は第１および第２バーナー１１，１２の燃焼時に発生する熱により高温で加熱され、前記１次コイル管２０ａには入口２１を通って水が供給され、前記２次コイル管２０ｂには中間入口２３を通って化石燃料が供給される。このとき、前記熱交換器２０の入口２１を通じて供給された水は、１次コイル管２０ａと２次コイル管２０ｂを循環し、第２燃料供給ライン３２から熱交換器２０に中間入口２３を通じて供給された化石燃料は２次コイル管２０ｂを循環し、２次コイル管２０ｂでは水が解離されて発生した気体と化石燃料が混合されて第２バーナー１２に供給される。
【００１４】
本発明の好ましい実施の形態によると、前記熱交換器２０に供給される化石燃料と水の供給比率は１００％：４０〜８０％である。つまり、熱交換器２０に中間入口２３を通じて供給される化石燃料と入口２１に供給される水との供給比率は、好ましくは１００％：４０〜８０％の比率である。
【００１５】
本発明の好ましい実施の形態によると、前記熱交換器２０に供給される水にはアルカリ水が触媒として添加され、水５０リットルに７〜１５ｃｃの添加比率でアルカリ水が添加される。このとき、前記アルカリ水は遠赤外線（５〜２０μｍ）波長帯の９２．１％の遠赤外線放射効率を有しており、硬水を軟水に変えて水分子を解離する触媒として作用する。
【００１６】
第１バーナー１１および熱交換器２０の中間入口２３に化石燃料を供給する前記燃料筒３０は、第１燃料供給ライン３１を通じて第１バーナー１１に連結され、第２燃料供給ライン３２を通じて熱交換器２０の中間入口２３に連結される。このとき、前記燃料筒３０には燃料貯蔵量を容易に確認可能にするレベルゲージ３３が備えられる。
【００１７】
前記水筒４０は、入口２１を通じて熱交換器２０に水を供給し、水供給ライン４１を経由して熱交換器２０の入口２１に連結される。このとき、前記水筒４０には水貯蔵量を容易に確認可能にするレベルゲージ４２が備えられ、前記水供給ライン４１には水の供給量が適正量を超過する場合、水筒４０に水を帰還するリターンライン４１ａと、水の供給量を適切に調節するバルブ４１ｂとが備えられる。
【００１８】
前記フィルタ５０は第１燃料供給ライン３１に設置され、該フィルタ５０は第１燃料供給ライン３１を通じて第１バーナー１１に供給される化石燃料に含まれた不純物を除去する。
【００１９】
前記フィルタ５１は第２燃料供給ライン３２に設置され、該フィルタ５１は第２燃料供給ライン３２を通じて熱交換器２０の中間入口２３に供給される化石燃料に含まれた不純物を除去する。
【００２０】
前記フィルタ５２は水供給ライン４１に設置され、該フィルタ５２は水供給ライン４１を通じて熱交換器２０の入口２１に供給される水に含まれた不純物を除去する。
【００２１】
前記ポンプ６０は第１燃料供給ライン３１に設置され、該ポンプ６０は燃料筒３０内の化石燃料を第１バーナー１１に供給する。前記ポンプ６０はコントロールボックス７０に電気的に接続され自動制御される。
【００２２】
前記ポンプ６１は第２燃料供給ライン３２に設置され、該ポンプ６１は燃料筒３０内の化石燃料を熱交換器２０の中間入口２３に供給する。前記ポンプ６１はコントロールボックス７０に電気的に接続され自動制御される。
【００２３】
前記ポンプ６２は水供給ライン４１に設置され、該ポンプ５２は水筒４０内の水を熱交換器２０の入口２１に供給する。前記ポンプ６２はコントロールボックス７０に電気的に接続され自動制御される。
【００２４】
前記コントロールボックス７０は、本発明による温風器およびボイラーの燃焼装置を自動制御し、該コントロールボックス７０は第１および第２バーナー１１，１２、送風ファン１３およびポンプ６０，６１，６２に電気的に接続され、これらを自動制御する。
【００２５】
図４は、本発明によるコントロールボックス７０のブロック構成図を示す。前記コントロールボックス７０内部に設置された制御部７１は、燃焼筒１０の外部表面に装着された温度感知センサ７２からの温度信号を受信して、メモリ７３にすでに保存された設定温度データ値により、前記燃焼筒１０内部の温度が適正温度に保持されるようにポンプ６０，６１，６２の動作を自動制御する。
【００２６】
図５は、本発明の燃焼装置を温風器１００に適用した使用状態を示す。このように温風器１００に設置された本発明の燃焼装置は熱風を大気中に排出し、前記温風器１００の下部には容易に移動可能なように車輪１１０が設置され、前記温風器１００には燃焼筒１０の排出口を開閉可能にする蓋１２０が備えられる。
【００２７】
図６は、本発明の燃焼装置をボイラー２００に適用した使用状態を示す。このようにボイラー２００に設置された本発明の燃焼装置は、ボイラー２００の暖房熱交換器２１０を加熱する。
【００２８】
以下に、このように構成された本発明の全体的な作動関係を詳細に説明する。
【００２９】
まず、燃料筒３０と水筒４０に化石燃料および水をそれぞれ充填した状態からコントロールボックス７０の電源スイッチを「オン」にすると、第１バーナー１１、送風ファン１３およびポンプ６０がそれぞれ作動し、これにより燃料筒３０内の化石燃料はポンプ６０により第１燃料供給ライン３１を経由して第１バーナー１１に供給され、燃焼筒１０の内部では第１バーナー１１が点火され、第１供給ライン３１を介してポンプ６０から供給された化石燃料が燃焼される。このような第１バーナー１１の燃焼時に発生する熱により、熱交換器２０の１次コイル管２０ａおよび２次コイル管２０ｂは加熱される。
【００３０】
熱交換器２０の１次コイル管２０ａおよび２次コイル管２０ｂが、第１バーナー１１の燃焼により、水および化石燃料が気化し得る温度になるまで加熱されると、ポンプ６１，６２と第２バーナー１２とがそれぞれ作動し、これにより水筒４０内の水は、水供給ライン４１を介してポンプ６２により熱交換器２０の入口２１に供給され、燃料筒３０内の化石燃料は第２燃料供給ライン３２を介してポンプ６１により熱交換器２０の中間入口２３に供給される。
【００３１】
熱交換器２０の入口２１に供給された水は、高温で予熱された１次コイル管２０ａの螺旋に沿って２次コイル管２０ｂに流れ、熱交換器２０の１次コイル管２０ａにより予熱されて高温高圧の気体に気化され、該気体は熱交換器２０の２次コイル管２０ｂに流れて化石燃料と混合される。
【００３２】
熱交換器２０の中間入口２３に供給された化石燃料は、高温で予熱された２次コイル管２０ｂの螺旋に沿って出口２２に流れ、熱交換器２０の２次コイル管２０ｂにより加熱されて高温高圧の気体に気化され、これと同時に熱交換器２０の２次コイル管２０ｂに流れた気体は、出口２２に流れ、２次コイル管２０ｂによる再度の加熱により水素と酸素とに解離されて気体燃料と混合される。このように２次コイル管２０ｂにより気化された高温高圧の気体燃料と２次加熱により解離された水素および酸素とは混合されて混合気体燃料が生成され、該混合気体燃料は、熱交換器２０の出口２２を通じて第２バーナー１２に供給される。燃焼筒１０の内部では第２バーナー１２が点火されて出口２２を通じて高温高圧に供給された混合気体燃料が燃焼され、熱交換器２０の１次コイル管２０ａおよび２次コイル管２０ｂが加熱される。
【００３３】
第２バーナー１２が混合気体燃料の燃焼を開始すると、第１バーナー１１の作動は停止し、熱交換器２０の１次コイル管２０ａおよび２次コイル管２０ｂは加熱が保持され、また熱交換器２０の入口２１および中間入口２３には継続的に水と化石燃料とがそれぞれ供給され、これにより熱交換器２０の１次コイル管２０ａおよび２次コイル管２０ｂは、第２バーナー１２の燃焼に必要な高温高圧の混合気体燃料を持続的に生成する。
【００３４】
本発明の温風器およびボイラーの燃焼装置によると、熱交換器２０の１次コイル管２０ａおよび２次コイル管２０ｂを加熱するあいだにおいて、もとの燃料が第１バーナー１１にて使用されるのみであり、その後は、熱交換器２０にて生成された燃料と解離水との高温高圧の混合気体燃料が第２バーナー２０において使用される。しかしながら、本発明の燃焼装置によると、必要に応じて、コントローラ７０の設定を調節することで、第２バーナー１２に加えて第１バーナー１１も作動させることができる。
【００３５】
第２バーナー１２で燃焼される燃料と解離水との高温高圧の混合気体燃料は、実質的な完全燃焼により燃焼効率を向上できる。これは、水が熱交換器２０の１次および２次コイル管２０ａ，２０ｂにより高温で加熱されて水素と酸素とに解離され、また化石燃料が熱交換器２０の２次コイル管２０ｂにより高温で加熱され高温高圧の気体燃料で気化されるためである。このように水素と気化燃料とが２次コイル管２０ｂにて混合されて混合気体燃料が生成され、該混合気体燃料が第２バーナー１２により燃焼される。このような混合気体燃料は高温高圧であるため高い活性化を有し、酸素の補助により燃焼効率を向上できる。
【００３６】
参考として、本発明による燃焼装置における化石燃料は、水が水素と酸素に解離される熱分解性質の補助と（フランスの科学者ラブアジエ（１７４３〜１７９４）が主張した原理で金属管を高熱で加熱して赤熱させ、その金属管に水を通過させると水素が発生することを確認した実験で５００℃程度で炭素（Ｃ）が供給されると次のように水は二酸化炭素と水素ガスを分解されることが知られている。Ｃ＋２Ｈ2Ｏ → ＣＯ2＋２Ｈ2↑）、また活性化した気体状で高温高圧にてバーナーから噴射されることにより高効率で燃焼可能となる。
【００３７】
水を酸素と水素とに解離した後、燃焼過程において酸素と水素とが再度結合されるため、熱損失が生じない。また、有毒ガスが発生しない。
【００３８】
パイプ内に水を供給すると、水の一部が水素と酸素とに解離され、これは残留する水蒸気および気化燃料と混合されて、燃焼のノズルを通じて噴射されて燃焼される。ここで、水は、その完全燃焼反応のために、空気中の酸素のさらなる供給を必要としない。
【００３９】
すべての化石燃料は水素と炭素とで構成されており、燃焼時の第１反応は熱分解であり、続いて水素、そして炭素が燃焼される。したがって、バーナーチップの周辺では水素が燃焼し、２次空気の炭素および酸素により形成されたフレームが周辺を包囲する。
【００４０】
ブラウンガスでは、水は水素および酸素原子に分解され、これは分離されずに混合体を生成するため、原子が分子になる過程で化学エネルギーが生じる。これは、水素および酸素原子の発熱量を、水素および酸素分子の発熱量と比べて３．８倍に増加する。
【００４１】
水素および酸素分子の燃焼プロセスは、次のとおりである。
Ｈ2 → Ｈ・＋Ｈ・
Ｏ2 → Ｏ：＋Ｏ：
Ｈ＋Ｏ2 → Ｏ：＋ＯＨ・
Ｏ：＋Ｈ2 → Ｈ・＋ＯＨ・
Ｏ：＋Ｈ2Ｏ → ＯＨ・＋ＯＨ・
ＯＨ・＋ＯＨ・→ Ｈ2Ｏ＋Ｏ：
ＯＨ・ラジカルの電子が励起され、その電子が元の状態に戻る際に発熱し、原子が分子になるときに発生するエネルギーも利用することができる。
【００４２】
ここでランドールミルズ博士の水素原子モデル理論を適用すると、水素原子の基底状態以下でも電子が安定的に回る軌道が存在し、電子のイオン化エネルギーを位置エネルギーで共振してエネルギー共鳴移乗が起こり、多くの量のエネルギーを得ることができるようになる。
【００４３】
このような、本発明の温風器およびボイラーの燃焼装置によると、高温高圧に活性化された混合気体燃料が、熱交換器２０により第２バーナー１２を通じて細かく噴射されることで、燃焼装置の燃焼効率が改善される。
【００４４】
また、本発明の温風器およびボイラーの燃焼装置によると、化石燃料は熱交換器２０を予熱する過程のみに使用され、第２バーナー１２の主要な燃焼には、混合気体が使用されるため、高い燃焼効率と燃料の節約とが達成可能である。
【００４５】
さらに、本発明の温風器およびボイラーの燃焼装置によると、気化された高温高圧の水が、解離された水素気体と気化された高温高圧の気体燃料が混合され、活性化された混合気体燃料を使用して完全燃焼を誘導させることができるため、構造的に有害ガスの発生量を大きく減少させることができる。
【符号の説明】
【００４６】
１０  燃焼筒
１０ａ  断熱材
１１  第１バーナー
１２  第２バーナー
１３  送風ファン
２０  熱交換器
２０ａ  １次コイル管
２０ｂ  ２次コイル管
２１  入口
２２  出口
２３  中間入口
３０  燃料筒
３１  第１燃料供給ライン
３２  第２燃料供給ライン
３３  レベルゲージ
４０  水筒
４１  水供給ライン
４１ａ  リターンライン
４１ｂ  バルブ
４２  レベルゲージ
５０，５１，５２  フィルタ
６０，６１，６２  ポンプ
７０  コントロールボックス
７１  制御部
７２  温度感知センサ
７３  メモリ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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